DE3415625A1

DE3415625A1 - Elektrisches zuendelement mit soll-funkenstrecke

Info

Publication number: DE3415625A1
Application number: DE19843415625
Authority: DE
Inventors: Oskar 8501 Großhabersdorf Häring
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1984-04-26
Filing date: 1984-04-26
Publication date: 1985-10-31
Also published as: DE3415625C2

Description

Elektrisches Zündelement mit Soll-Funkenstrecke
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Zündelement mit einer Soll-Funkenstrecke nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Bei elektrischen Zündelementen der eingangs genannten Gattung besteht die Gefahr, daß zwischen dem leitenden Gehäuse und dem eigentlichen Zündelement, bestehend aus Polstücken und dazwischen liegender Zündbrücke, ein elektrisches Potential entsteht. Wird dieses Potential, das z.B. durch elektrostatische Aufladungen entsteht, hoch genug, so kann es zu einem Funkenüberschlag zwischen Gehäuse und der Zündbrückenstruktur kommen, der den Zündsatz ungewollt zündet, was selbstverständlich vermieden werden muß.
Aus der US-PS 3 333 538 ist ein elektrisches Zündelement t,n,l;nt, bei dem innerhalb des Isolierkörpers eine So1-Funkenstrecke aufgebaut ist, die eine ungefährliche Entladung eines Potentials zwischen Polkörpern und Gehäuse sicherstellen soll. Die Soll-Funkenstrecke wird hierbei durch Trennlinien zwischen kupferkaschierten Flächen gebildet, die einerseits mit dem Gehäuse, andererseits mit den Polstücken in Verbindung stehen.
Dadurch, daß die Soll-Funkenstrecke innerhalb des Isolierkörpers aufgebaut ist, ist der Zündsatz vor dem Funken geschützt. Die bekannte Anordnung ist jedoch äußerst schwierig herzustellen, da der Isolierkörper nur in mehreren Verfahrensschritten zusammengesetzt werden kann, wodurch sich die Herstellungskosten merklich erhöhen. Zum zweiten ergibt sich durch das Einbringen der metallisierten Flächen in den Isolierkörper eine Schwächung der mechanischen Widerstandskraft des Isolierkörpers gegenüber den Explosionsdrücken.
Zum dritten ist es außerordentlich schwierig, nicht nur definiert breite Funkenstrecken in der metallisierten Schicht zu schaffen, sondern die metallisierten Schichten auch in guten Kontakt zum Gehäuse bzw. zu den Polstücken zu bringen. Bei Metallschicht-Zündelementen, wie sie beispielsweise aus der DE-PS 2 020 016 oder der US-PS 3 420 174 bekannt sind, die mit besonders gut reproduzierbaren elektrischen Eigenschaften hergestellt werden können, sind solche Soll-Funkenstrecken nicht bekannt.
Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Zündelement mit einer genau definierten, vom Zündsatz abgeschirmten Soll-Funkenstrecke zu schaffen, das einfach und kostengünstig herstellbar ist.
diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Teile der Metallschicht mit dem Gehäuse verbunden und durch eine Ausnehmung definierter Breite, welche die Soll-Funkenstrecke bildet, von den mit den Polstücken verbundenen Flächenteilen der Metallschicht getrennt sind, und daß die Ausnehmung durch einen elektrisch isolierenden Schutzkörper gegenüber dem Zündsatz abgedeckt ist.
Durch diese Ausführung eines elektrischen Zündelementes benötigt man keine zusätzlichen Metallteile, die mit den Polstücken verbunden werden müssen, sondern kommt mit einer einzigen, ohnehin für die Zündbrücke aufzubringenden Metallschicht aus.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zündelementes ist der Isolierkörper mit darin befindlichen Polstücken in einer elektrisch leitenden Montagehülse angeordnet und bildet mit dieser eine Einheit. Die Endfläche dieser Einheit wird auf ihrer dem Zündsatz(nach dem Einbau) zugewandten Fläche plan geschliffen, poliert und mit der Metallschicht z.B.
durch Bedampfen, Kathodenzerstäubung oder in Galvanotechnik versehen. Anschließend bildet man die Zündbrücke, indem man in entsprechenden Bereichen die Metallschicht entfernt und formt auf die gleiche Weise die Ausnehmung. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der eine Pol der Zündbrücke mit dem Gehäuse, der andere Pol mit den Polstücken in elektrisch gut leitender Verbindung steht. Hierbei entfernt man die Metallschicht z.B. im Foto-Atzverfahren, vorzugsweise jedoch, indem man sie mittels eines Laserstrahls verdampft. Dieses "Laser-Schneidverfahren" ist bei den üblicherweise äußerst dünnen Metallschichten mit höchster Genauigkeit und dennoch äußerst kostengünstig und schnell durchführbar.
Der Schutzkörper, der aus Keramik, vorzugsweise aus Aluminiumoxid-Keramik oder aus Kunststoff, vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff wie Epoxid- oder Polyesterharz besteht, wird dann auf die fertig bearbeitete Metallschicht aufgebracht und mit dieser fest verbunden.
Diese Verbindung geschieht vorzugsweise dadurch, daß man den Schutzkörper auf einer seiner Flächen mit einer Schmelzkleberschicht versieht und unter Wärmeeinwirkung aufpreßt. Durch diese Aufklebung gelingt es, die Soll-Funkenstrecke, bzw. die Ausnehmung sicher gegenüber dem Zündsatz abzudecken, so daß ein Funkenüberschlag in der Ausnehmung keine ungewollte Zündung verursachen kann.
Um eine möglichst genau definierte Soll-Funkenstrecke zu erzeugen, wird vorteilhafterweise im Schutzkörper eine Einsenkung oder Rille angebracht, die genau gegenüber der Soll-Funkenstrecke liegt bzw. diese über spannt.
Das so hergestellte Bauteil wird dann in den zylindrischen Teil des Gehäuses eingebracht und mit diesem vorzugsweise durch Schweißen verbunden. Anschließend wird der Zündsatz eingepreßt.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Metallschicht im Maskenverfahren nur dort aufzubringen, wo metallisierte Zonen bestehen sollen, so daß sich ein späteres Abdampfen oder Abätzen erübrigt. Auch mit diesem Verfahren ist es möglich, geringste Obergangswiderstände zwischen der Metallschicht und den Polstücken zu erzielen.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vurliegenden Erfindung anhand von Abbildungen näher erläutert. Hierbei zeigt Figur 1 einen Längschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des elektrischen Zündelementes entlang der Linie I-I aus Figur 2, Figur 2 einen Horizontalschnitt entlang der Linie II-II aus Figur 1 und Figur 3 eine weitere bevorzugte Ausführungsform in der Darstellung nach Figur 1.
Nach Figur 1 ist die Montagehülse 12 mit einer konischen Innenbohrung 14 und einem Endflansch versehen.
Hierbei ist der Konus so gerichtet, daß der in der Montagehülse 12 befindliche Isolierkörper 11 sich auch bei sehr hohen Explosionsdrücken nicht aus der Montagehülse 12 lösen und aus dieser austreten kann.
Die Endfläche der Montagehülse 12 mit darin befindlichem Isolierkörper 11 und Polstücken 8 ist plan geschliffen und mit einer äußerst dünnen Metallschicht 7 versehen.
In der Metallschicht 7 befinden sich die Ausnehmungen 1 und 10, deren Form aus Figur 2 ersichtlich ist. Die Ausnehmungen 10 sind zwei gerade, zueinander parallele Schnitte, die von außen über eine definierte Tiefe in die kreisflächenförmige Metallschicht so hineinführen, daß sie gleich weit vom Zentrum der Metallschicht enden.
Die Richtung der beiden Schnitte 10 steht hierbei senkrecht auf der Verbindungsachse der beiden Polstücke 8.
Auf diese Weise stehen die jeweils mit einem der Polstücke 8 in Verbindung stehenden Zonen der Metallschicht 7 nur noch über eine kurze Bahn in Verbindung, welche eine definierte Zündbrücke 4 bildet. Die Ausnehmung 1 wird als kreisförmiger Schnitt konzentrisch zur kreisflächenförmigen Metallschicht 7 ausgeführt, der beide Polstücke 8 umfaßt.
Die solchermaßen bearbeitete Metallschicht 7 ist an ihrem Rand von einem ringförmigen Schutzkörper 2 überdeckt, dessen Außendurchmesser dem der Metallschicht 7 entspricht und dessen Innendurchmesser mindestens so klein ist, daß die Ausnehmung 1 sicher überdeckt ist, die aber mindestens so groß ist, daß die Zündbrücke 4 in ihrer Gesamtheit unüberdeckt bleibt.
Zwischen dem Schutzkörper 2 und der Metallschicht 7 befindet sich eine Schmelzkleberschicht 13.
Weiterhin weist der Schutzkörper 2 eine Einsenkung oder Rille 5 auf, welche die Ausnehmung 1 überspannt.
Auf diese Weise hat der Schutzkörper 2 auf die Feldstärke zwischen den Polen der Zündstrecke keinen Einfluß, so daß die elektrischen Eigenschaften der Zündstrecke genau definierbar sind. Die Breite der Zündstrecke 1 und der Rille 5 kann im wesentlichen beliebig gewählt werden, wobei eine Breite von etwa 50 bis 100 pm angebracht ist. Die Rille 5 wird vorzugsweise breiter und tiefer ausgelegt, als die Ausnehmung 1.
Die ganze Anordnung, bestehend aus Montagehülse 12, Isolierkörper 11 mit darin befindlichen Polstücken 8, aufgebrachter Metallschicht 7 und darauf befindlichem Schutzkörper 2 mit Schmelzkleberschicht 13 ist in den im wesentlichen zylindrischen Abschnitt 9 des Gehäuses eingesetzt und mit diesem am inneren Umfangsrand des Flansches der Montagehülse 12 verschweißt.
Selbstverständlich ist es möglich, die Ausnehmungen 1 und 10 anders zu gestalten, wobei dann natürlich die Form des Schutzkörpers 2 entsprechend angepaßt werden muß. Die hier gezeigte Ausführungsform ist jedoch besonders einfach herzustellen, da gerade und kreisförmige Schnitte den geringsten Führungsaufwand bei der Bearbeitung mittels Laserstrahl erfordern.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausfohrungsform gemäß Figur 3 ist die Montagehülse 12 mit zwei gegeneinander gerichteten konischen Innenbohrungen 14 und 15 versehen.
Die Konusformen sind dabei so orientiert, daß der in der Montagehülse 12 befindliche Isolierkörper 11 sich weder bei sehr hohen Explosionsdrücken noch entsprechenden Beschleunigungskräften aus der Montagehülse 12 lösen und aus dieser weder nach vorne noch nach hinten heraustreten kann.

Claims

PATENTANSPROCHE Elektrisches Zündelement mit Soll-Funkenstrecke, mit einem elektrisch leitenden Gehäuse, einem Isolierkörper und darin befindlichen Polstücken, mit einer Metallschicht, auf der einem Zündsatz zugewandten inneren Fläche des Isolierkörpers, die mit den Polstücken verbunden ist und eine Zündbrücke zwischen ihnen bildet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Teile der Metallschicht (7) mit dem Gehäuse (9,12) verbunden und durch eine Ausnehmung (1) definierter Breite, welche die Soll-Funkenstrecke bildet, von den mit den Polstücken (8) verbundenen Flächenteilen der Metallschicht (7) getrennt sind, und daß die Ausnehmung (1) durch einen elektrisch isolierenden Schutzkörper (2) gegenüber dem Zündsatz (6) abgedeckt ist.
2. Zündelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile des Gehäuses, mit denen die Metallschicht (7) verbunden ist, von einer Montagehülse (12) gebildet sind, in der sich der Isolierkörper (11) mit Polstücken (8) befindet und deren dem Zündsatz (6) zugewandtes Ende mit dem Isolierkörper (11) und den Polstücken (8) plan abschließt, wobei die Metallschicht (7) auf die so gebildete Fläche aufgebracht ist.
3. Zündelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzkörper (2) mit der Metallschicht (7) fest verbunden ist.
4. Zündelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Schutzkörper (2) und Metallschicht (7) durch eine Schmelzkleberschicht (13) gebildet ist.
5. Zündelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzkörper (2) und die Ausnehmung (1) ringförmig ausgebildet sind.
6. Zündvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzkörper (2) eine die Ausnehmung überspannende Einsenkung (5) aufweist.
,. 7iindelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzkörper (2) aus Keramik, vorzugsweise aus Aluminiumoxid-Keramik oder aus Kunststoff, vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff wie Epoxid- oder Polyesterharz besteht.
8. Verfahren zur Herstellung eines Zündelementes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausnehmung (1) durch Verdampfen der durchgehend aufgebrachten Metallschicht (7) mittels eines Laserstrahls herstellt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zündbrücke (4) aus der Metallschicht (7) herausarbeitet, in dem man mit einem Laserstrahl in entsprechend geformten Bereichen (10) die Metallschicht (7) verdampft.